DD261699A3

DD261699A3 - Pulvermetallurgisch hergestellter bandfoermiger schweisszusatzwerkstoff zum up-auftragsschweissen

Info

Publication number: DD261699A3
Application number: DD28634286A
Authority: DD
Inventors: Michael Koziolek; Reinhard Rosert; Erich Richter; Rolf Mueller; Adam Gfesser
Original assignee: Thale Eisen Huettenwerk
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1988-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen pulvermetallurgischen bandfoermigen Schweisszusatzwerkstoff, der zum Auftragsschweissen fuer rotationssymmetrische Bauteile, die durch Waelzreibung beansprucht werden, geeignet ist. Ziel der Erfindung ist es, der Schweisstechnik kostenguenstige Schweisszusatzwerkstoffe fuer das hochproduktive UP-Auftragsschweissen mit bandfoermigen Elektroden fuer den genannten Verschleissfall zur Verfuegung zu stellen. Die Aufgabe wurde geloest durch die Herstellung einer Mischung fuer das nachfolgende Walzverdichten und Sintern, die aus folgenden Komponenten besteht:88,6-94,8 Eisenpulver 2 - 5 FeCo 3 - 6 wasserverduestes MnNiFe-Pulver 0,2- 0,4 SiC-PulverDie Erfindung kann vorteilhaft beim Regenerieren und Neuanfertigen von Eisenbahn-, Strassenbahn- und Kranlaufraedern angewendet werden.

Description

Aus den Beispielen 1-3 geht eindeutig hervor, daß durch den relativ hohen Gehalt an Kohlenstoff und Elementen^wie Cr, Mo und W eine große Zahl von Karbiden im Gefüge gebildet werden, welche die beschriebenen Nachteile bewirken. Es ist ein pulvermetallurgisches Elektrodenband bekannt mit folgender Zusammensetzung des Schweißgutes:

Beispiel 4

C	0,20%
Si	0,50%
Mn	10,00%
Cr	10,00%
Ti	0,20%

Dieses pulvermetallurgische Elektrodenband ergibt eine Schweißguthärte von 220-240 HB nach dem Auftragen und 450-520 HB nach einer Kaltverfestigung und wird empfohlen für Teile, die unter den Bedingungen von Reibung und Korrosion arbeiten. Es ist bekannt, daß sich derartige kaltverfestigende Legierungssysteme schlecht spanend bearbeiten lassen. Hinzu kommt der Nachteil der hohen Gehalte an Mn und Cr

In der DD-PS 230457 wird ein Schweißzusatzwerkstoff mit folgenden Komponenten in Gewichtsprozent vorgeschlagen:

88-90,5 Eisenpulver 4-5 FeMoV 4-5 FeCr 1,5-2 Co

Dieser Werkstoff hat sich zur Erzeugung von Warmarbeitsstahlschichten sehr gut bewährt. Abgesehen von dem für Warmarbeitsstähle üblichen hohen Preis, ist dieser Werkstoff nicht für das Aufschweißen von Bauteilen, die durch Wälzreibung beansprucht werden, geeignet.

Die in der DD-PS 233724 und 234333 beschriebenen Werkstoffe sind für verschleißbeständige Auftragungen mit Härten über 50 HRC geeignet und beruhen im wesentlichen auf einen relativ hohen Karbidanteil, der jedoch bei dem vorgesehenen Einsatzfall, wie bereits beschrieben, störend wirkt.

Der iri der DD-PS 234333 beschriebene Werkstoff ist für Metall-Metall-Mineral-Gleit- und/oder -Rollverschleiß geeignet.

Die Legierung ist so beschaffen, daß eine netzmäßige Karbidausbreitung innerhalb der Gefügestruktur verhindert wird. Bei Veränderung der vorgeschlagenen Komponenten funktioniert dieser Mechanismus nicht.

Die Γη der DD-PS 233724 genannte Legierung ist eine hochverschleißfeste Legierung, die nur durch Schleifen bearbeitet werden kann. Die hohe Verschteißbeständigkeit der Legierung wurde erzielt durch das Zulegieren von Borid- und Karbidbildnern.

Obwohl diese Legierung eine gewisse Zähigkeit aufweist, können Mikro-und Haarrisse nicht vermieden werden.

Aus den genannten Gründen können Systeme, die Warmarbeitsstahlcharakter aufweisen und solche, die für hochverschleißfeste Auftragungen vorgesehen sind, nicht für das Auftragsschweißen von rotationssymmetrischen Teilen, die

auf Wälzreibung beansprucht werden, Ausgangspunkt sein. . .

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, das yP-Auftragsschweißen mit pulvermetallurgischen bandförmigen Schweißzusatzwerkstoffen für die Regenerierung und auch Neuanfertigung von rotationssymmetrischen Bauteilen, die durch Wälzverschleiß beansprucht werden, zu nutzen und den aufzubringenden Werkstoff für die Oberflächenschicht optimal den auftretenden Verschleißbeanspruchungen anzupassen. Dabei soll eine verbesserte Ökonomie durch die pulvermetallurgische Herstellung und beim Anwender infolge von Standzeiterhöhungen, Erhöhung und Abschmelzleistung und geringerem Energieverbrauch bei gleichzeitig verbesserter Oberflächen- und Kantenausbildung erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, pulvermetallurgische bandförmige Schweißzusatzwerkstoffe zu finden, mit denen es möglich ist, rotationssymmetrische Bauteile, die durch Wälzverschleiß beansprucht werden, unter Anwendung des UP-Auftragsschweißens so zu regenerieren oder neu anzufertigen, daß die aufgetragene Schicht mechanisch bearbeitbar ist, die ertragbare Hertzsche Pressung erhöht und damit die Standzeit bei Wälzreibung gesteigert wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ausgangswerkstoffe für die pulvermetallurgische Herstellung so auszuwählen, daß der H^rstellungsprozeß kostengünstig technologisch sicher und in gewissen Grenzen variabel gestaltet werden kann. Bei der Erarbeitung der Lösung wurde gefunden, daß es nicht möglich ist, ein legiertes Pulver, welches bereits alle erforderlichen Elemente enthält durch Walzverdichten und nachfolgendem Sintern zu einem Band zu formen, da dieses auf Grund der Mischkristallhärtung eine ungenügende Verdichtbarkeit aufweist. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst durch die Herstellung einer Pulvermischung, die aus verdüstern Eisenpulver, gemahlenem FeCr-PuIver, einer wasserverdüsten Mehrstofflegierung MnNiFe und gemahlenem SiC-Pulver besteht und die genannten Komponenten in folgender Menge in Gew.-% enthält:

8S,6-94,8 Eisenpulver 2,0-5,0 FeCr

3,0-6,0 wasserverdüstes MnNiFe-Pulvermitden Gewichtsanteilen in % von 60-70 Mn, 30-40Ni und 1-3Fe 0,2-0,4 SiC-Pulver

Die so hergestellte Mischung erfüllt alle Voraussetzungen an ein durch Walzen verdichtbares Pulvergemisch, da der überwiegende Anteil aus plastischen Bestandteilen besteht. Die wasserverdüste MnNiFe-Legierung und das gemahlene SiC-Pulver sind optimal geeignet, sowohl die notwendigen Legierungseffekte beim Aufschweißen, als auch eine fördernde Sintercharakteristik zu erzielen. .

Ausführungsbeispiel

Es wird eine Pulvermischung mit folgenden Komponenten in Gew.-% hergestellt:

91,8 Eisenpulver . .

3,0FeCr

5,0wasserverdüstes MnNiFe-Pulvermitden Gewichtsanteilen in % von 60Mn, 38 Ni und 2Fe 0,2 SiC-Pulver

und diese anschließend zu einem pulvermetallurgischen Band durch Walzverdichten und Sintern geformt, wobei die Bandabmessungen betragen:

60,00mm Breite 0,85mm Dicke ,

Das hergestellte Band wird auf eine Breite von 30mm geschnitten und mit folgenden Schweißparametern auf ein Straßenbahnrad UP-aufgeschweißt:

Schweißstromstärke l_s = 600-650A

Schweißspannung U₅ = 32-35 V

Schweißgeschwindigkeit V₃- = 0,35 m/min

Die erzielte Schweißgutoberfläche und Kantenausbildung war ausgezeichnet. Die Schweißguthärte betrug 370HB.

Claims

Pulvermetallurgisch hergestellter bandförmiger Schweißzusatzwerkstoff zum UP-Auftragsschweißen von durch Wälzreibung beanspruchte rotationssymmetrische Teile, bestehend aus einem Gemisch Cr, Mn und Ni enthaltenden Ferrolegierungen, gekennzeichnet durch ein Gemisch mit folgenden Komponenten in Gew.-%

88,6-94,8 Eisenpulver
2,0-5,0 FeCr
3,0-6,0 wasserverdüstes MnNiFe-Pulver mit den Gewichtsanteilen in % von 60-70 Mn, 30-40 Ni und

1-3Fe
0,2-0,4 SiC-Pulver

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schweißtechnik und betrifft einen bandförmigen Schweißzusatzwerkstoff zum UP-Auftragsschweißen von rotationssymmetrischen Bauteilen mit großer Verschleißrate, die durch Wälzreibung beansprucht werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß durch Auftragsschweißen, nachfolgender mechanischer Bearbeitung und wenn notwendig, thermischer Behandlung, verschlissene und damit funktionsuntüchtige Straßenbahn-, Eisenbahn- und Kranlaufräder regeneriert und ihrer Wiederverwendung zugeführt werden können. Entsprechend dem jetzigen Stand der Technik werden für diese Aufgabe Lichtbogenschweißverfahren mit drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffen eingesetzt. Die Anwendung von Kompakt- und auch Fülldrähten für die Lösung dieser Aufgabe ist jedoch nicht geeignet, den ständig wachsenden Erfordernissen derTechnik hinsichtlich optimaler Schweißtechnologien gerecht zu werden. Dies kann charakterisiert werden durch die Verfahrensparameter, die beim Auftragsschweißen mit drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffen erreicht werden, wie beispielsweise relativ geringe Abschmelzleistung, tiefer Einbrand, verbunden mit großer Vermischung des Grundwerkstoffes mit dem Schweißgut und eine teilweise ungenügende Oberflächen- und Kantenausbildung. Aber auch bei der Herstellung von drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffen treten Schwierigkeiten auf, was durch die hohe Formänderungsfestigkeit der benötigten verschleißbeständigen Legierungssysteme begründet wird. Durch den Einsatz von schmelzmetallurgischen Bändern können die Verfahrensparameter beim Schweißen verbessert werden, aber die Schwierigkeiten beim Umformen bleiben bestehen.

Hinzu kommt, daß die Herstellung der relativ geringen Bandmengen, welche für die Schweißtechnik benötigt werden, auf modernen Umformanlagen unwirtschaftlich ist. Bekannt ist weiterhin, daß die Herstellung von pulvermetallurgischen Elektrodenbändern und deren Anwendung zum Auftragsschweißen zum modernen Stand derTechnik gehört. Allerdings ist es nicht möglich, dieses Verfahren zum Regenerieren von Straßenbahn-, Eisenbahn- und Kranlaufrädern, die durch Wälzreibung beansprucht werden, einzusetzen. Bei dieser Verschleißart steigt zwar die ertragbareHertzsche Pressung, welche ein Maß dafür ist, wann gerade noch keine bleibende Deformation eintritt, mit wachsender Härte der gepaarten Oberflächen an, aber die verfügbaren pulvermetallurgischen Elektrodenbänder sind auf Grund ihrer chemischen Zusammensetzung und des sich ergebenden Schweißgutes nicht für den genannten Einsatzfall geeignet, da deren relativ hoher Karbidgehalt im Schweißgut zur Senkung der Ermüdungsfestigkeit führt und die notwendige spanende Bearbeitbarkeit der aufgebrachten Schichten stark vermindert.

Dies wird durch die folgenden Beispiele belegt:
Beispiel 1

Beispiel 2

Beispiel 3